[發(fā)明專利]一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010033286.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111157049A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郝利君;郝春曉;尹航;王軍芳;譚建偉;葛蘊珊
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué);中國環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G01M99/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統(tǒng)，其特征在于，包括：SCR后處理器轉(zhuǎn)化效率檢測設(shè)備和工控計算機、燃燒器及柴油機；

其中，所述SCR后處理器轉(zhuǎn)化效率檢測設(shè)備包括：數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置、傳感器裝置、SCR催化器、測試管路、差壓流量計、尿素噴嘴、尿素泵和尿素箱；

所述傳感器裝置包括：第一、第二NOx傳感器和第一、第二溫度傳感器；

所述工控計算機與所述數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置連接；

所述柴油機和燃燒器的的電子控制模塊與所述數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置連接；

所述柴油機的排氣出口并聯(lián)所述燃燒器，將匯集的排氣排入所述測試管路；

在所述測量管路上依次安裝所述第一NOx傳感器、尿素噴嘴、第一溫度傳感器、SCR催化器、第二溫度傳感器、第二NOx傳感器和差壓流量計；所述尿素泵一端與所述尿素箱連接，另一端與所述尿素噴嘴連接；

所述數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置與所述尿素噴嘴控制連接；

所述數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置分別與所述第一NOx傳感器、第二NOx傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和差壓流量計通訊連接。

2.如權(quán)利要求1所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述柴油機的類型，所述第一溫度傳感器安裝在距所述SCR催化器前端面預(yù)設(shè)距離處。

3.如權(quán)利要求1所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統(tǒng)，其特征在于，還包括測功機；所述測功機與所述柴油機動力輸出端連接，吸收柴油機的動力輸出。

4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置的主控芯片采用MC9S12DP256芯片，并采用CAN總線與所述傳感器裝置及柴油機的電子控制模塊通訊連接。

5.一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價方法，其特征在于，包括：

根據(jù)實際道路運行工況測試并采集柴油車排溫數(shù)據(jù)；所述工況點數(shù)據(jù)為：代表發(fā)動機速度/負(fù)載特性覆蓋測試數(shù)據(jù)中預(yù)設(shè)比例的發(fā)動機速度/負(fù)載運行工況；

將第一溫度傳感器采集的溫度數(shù)據(jù)進行分類分組為單元，利用聚類分析完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，獲得SCR催化器的溫度-時間數(shù)據(jù)譜；

采用阿倫尼烏斯公式，將所述SCR催化器的溫度-時間數(shù)據(jù)譜計算轉(zhuǎn)換為選定的快速老化溫度-時間參數(shù)；

根據(jù)柴油機所對應(yīng)車輛的耐久里程規(guī)定，計算單點快速老化溫度和該老化溫度下的老化時間，或計算多點快速老化溫度和對應(yīng)時間循環(huán)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價方法，其特征在于，所述阿倫尼烏斯公式，為表征化學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度變化關(guān)系的經(jīng)驗公式，如下所示：

k＝e^-Ea/RT (1)

(1)式中，k為速率常數(shù)，R為摩爾氣體常數(shù)；T為熱力學(xué)溫度，Ea為活化能。

7.如權(quán)利要求6所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價方法，其特征在于，根據(jù)柴油機所對應(yīng)車輛的耐久里程規(guī)定，計算單點快速老化溫度和該老化溫度下的老化時間，或計算多點快速老化溫度和對應(yīng)時間循環(huán)，包括：

基于SCR后處理器常規(guī)老化過程的時間、溫度分布特性計算與快速老化溫度相對應(yīng)的等效老化時間，函數(shù)關(guān)系如下：

(2)式中，T_r為選定的快速老化溫度；為快速老化溫度T_r下的等效時間；為實際道路運行測試的SCR催化器溫度區(qū)間i的溫度均值，為溫度下統(tǒng)計時間和；E_a為活化能；

則快速老化溫度T_r下的累計時間t_e表示為

(3)式中，t_e為快速老化溫度T_r下的累計老化時間；i為溫度區(qū)間序號，其中1是最低溫度區(qū)間的序號，n為最高溫度區(qū)間序號。

8.如權(quán)利要求5-7任一項所述的一種柴油車SCR后處理器老化性能快速評價方法，其特征在于，所述方法還包括：

數(shù)據(jù)采集及調(diào)控裝置依據(jù)NOx濃度和SCR催化器的空速、入口溫度和出口溫度，按照目標(biāo)氨氮比控制要求，控制尿素噴射量，SCR催化器對NOx的轉(zhuǎn)化效率進行測試；

SCR催化器轉(zhuǎn)化效率表示為：

(4)式中，為SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化效率；C_in為SCR催化器入口氮氧化物質(zhì)量濃度；C_out為催化器出口氮氧化物質(zhì)量濃度；

當(dāng)所述SCR催化器的NOx轉(zhuǎn)化效率滿足預(yù)設(shè)條件時，判定SCR后處理器合格。